電壓互感器二次回路壓降超差原因和改進措施分析

摘要：簡要闡述了電壓互感器二次回路壓降對電能計量裝置的影響，分析了電壓互感器二次回路壓降超差的原因，并提出了降低電壓互感器二次回路壓降的措施。

關鍵詞：電壓互感器；計量；誤差

作者簡介：黃東蘭（1977-），女，廣東茂名人，廣東電網公司茂名供電局，工程師。（廣東 茂名 525000）

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0229-02

電力系統電能計量裝置綜合誤差由電壓互感器誤差、電流互感器誤差、電能表誤差以及電壓互感器二次回路壓降引起的誤差四部分組成。隨著社會科技進步以及生產技術的不斷提高，電壓互感器誤差、電流互感器誤差、電能表誤差在電能計量綜合誤差中所占的比例越來越少，因此，電壓互感器二次回路壓降所引起的誤差越來越明顯。《電能計量裝置技術管理規程》（DL/T448-2000）明確規定：“Ⅰ、Ⅱ類用于貿易結算的電能計量裝置中電壓互感器二次回路壓降應不大于其額定電壓的0.2%；其他電能計量裝置電壓互感器二次回路電壓降應不大于其額定電壓的0.5%。”可見，分析電壓互感器二次回路壓降產生的原因以及尋求降低其誤差的方法意義重大。

一、電壓互感器二次回路壓降產生及其影響

電壓互感器二次回路壓降是指從電壓互感器二次端子到電能表端子之間電壓幅值差和相位差的總和。電壓互感器的等效電路圖和相量圖如圖1所示。

為簡化分析，假設與之間的相角差δu為0，即阻抗r只影響的大小，而不影響其相位。所以電壓互感器的二次電壓降為：

可見，由于電壓互感器二次回路存在的阻抗r，接入電能表的計量電壓比實際電壓要低，所以電能表計量的電量比實際要少。這種電壓降差值越大，電能計量誤差就越大。特別是Ⅰ、Ⅱ類用于貿易結算的用戶，若其計量用的電壓互感器二次回路壓降嚴重超差，將造成供電企業重大的經濟損失。

二、電壓互感器二次回路壓降超差原因分析

電壓互感器二次回路接線簡圖如圖2所示。

由圖2可以看出，在電壓互感器二次回路中，空氣開關或熔斷器、刀閘輔助接點、端子排的接觸電阻以及電壓互感器至電能表連接電纜自身阻抗的存在，當電流流過其二次回路時必然會產生一定的電壓降。因此，電壓互感器二次回路壓降超差的原因主要如下：

1.二次阻抗的影響

（1）二次導線長度和截面的影響。如圖1所述，假設與之間的相角差δu為0，即電壓互感器二次回路阻抗r為純電阻，其計算公式r=ρL/S，ρ為電阻率，L為導線長度，S為導線截面。可見，電壓互感器二次回路阻抗與導線長度L成正比，與導線截面S成反比。因此，電壓互感器二次回路導線越長，其二次回路的阻抗越大，產生的壓降也越大；相反，電壓互感器二次回路導線截面S越大，二次回路的阻抗越小，產生的壓降也越小。

（2）二次熔斷器或空氣開關接觸不良。由圖2可以看出，電壓互感器計量繞組二次熔斷器或空氣開關也是產生壓降的一個因素。電壓互感器停電檢修時，運行人員不但要拉開一次側隔離開關，同時要取下其二次計量回路熔斷器或斷開其空氣開關。操作次數多了，熔斷器或空氣開關肯定會接觸不良，從而使其接觸電阻增大或性質發生改變。如表1為110kV鰲頭站110kV I母A相電壓互感器二次壓降測量數據。

由表1可以看出，分別電壓互感器二次熔斷器前、后取測量電壓與電能表端子電壓比較測量時，A相測出的壓降誤差相差較大，二次熔斷器前的壓降為0.56%，二次熔斷器后的壓降為0.12%，二次熔斷器前的壓降超差2.8倍。而B、C相測出的壓降誤差在熔斷器前、后的壓降基本一樣，分別為0.14%和0.12%。為了查清電壓互感器二次熔斷器接觸不良還是刀閘輔助接點的影響導致壓降過大，斷開A相熔斷器后面所接的負載回路，用萬用表測量A相熔斷器前、后的電壓進行比較，發現斷開負載回路后A相熔斷器前后的電壓完全一樣。一般情況下，會由此判斷A相回路壓降超差不是熔斷器影響所引起的，而是該回路后面的刀閘輔助接點或其他連接處的問題。但情況并非如此，更換A相熔斷器后重新用二次壓降測試儀對鰲頭站110kV I母#1電壓互感器二次壓降進行測量，測量的數據如表1所示。由此可見，鰲頭站110kV I母#1電壓互感器二次壓降A相超差的原因是二次熔斷器接觸不良等問題導致。所以，熔斷器或空氣開關是造成電壓互感器二次回路壓降超差的主要原因之一。

（3）電壓互感器二次回路設備的氧化影響。由圖2可以看出，電壓互感器二次回路中的端子排和隔離刀閘等輔助接點也是影響其二次壓降的因素之一。它們均由金屬材料制造，運行一段時間后一般都會存在老化、氧化的現象，接觸電阻相應增大，性質也發生了改變。若產品質量差，老化、氧化的周期更短。特別是戶外電壓互感器二次回路設備，由于日曬雨淋，運行環境惡劣，也更容易氧化。

變電站內計量電壓一般取自母線電壓互感器，由如圖3所示的高壓電壓互感器的原理接線圖可知，母線電壓互感器二次接線一般是本體二次端子接到端子箱或PT柜內端子排，再到電壓空氣開關，然后經過其刀閘輔助接點接到電壓小母線上。然后由電壓小母線經過線路間隔母線側隔離刀閘輔助接點，再接入電能表電壓回路。在現場測試電壓互感器二次壓降中發現端子排或刀閘輔助接點的老化也是影響其誤差的一個主要因素。以110kV雙山站10kV V母電壓互感器二次壓降的測試數據為例說明端子排氧化的影響。如表2所示。

由表2的數據可以看出，在端子排處取PT側測量電壓與在回路后面空氣開關前取測量電壓測出的壓降相差2倍多，第一次測量時發現其壓降嚴重超差，現場檢查發現端子排比較陳舊，上面布滿了綠色的氧化物，考慮壓降嚴重超差可能主要是端子排氧化導致。然后，在端子排的下一連接點空氣開關前取測量電壓測量進行比較，發現測試結果相差甚遠。

2.二次負荷大小的影響

電壓互感器二次回路壓降過大的另一個主要原因是二次負載過多。220kV及以下電壓等級變電站線路電能表的計量電壓一般取自母線電壓互感器，而母線上連接的一般都有十幾條以上的出線，電壓互感器二次回路的負載較大。特別是10kV側出線往往更多，而且很多出線裝設了兩塊電能表，這些變電站10kV電壓互感器二次壓降超差很嚴重。例如，220kV河東站10kV I段母線有20多個出線間隔，現場測試其壓降時發現其AB、CB相壓降分別為0.61%和0.56%。為驗證線路電能表負載過大是引起電壓互感器二次壓降超差的主要原因，將電壓互感器二次回路上連接的電能表退出運行后再測量其二次壓降，發現測量的壓降將遠遠低于原來的值。

三、降低電壓互感器二次回路壓降的方法

通過分析得出，電壓互感器二次壓降超差的根本原因在于二次回路的阻抗及負荷的超載。壓降主要分布在長久運行的計量電壓空氣開關（或熔斷器）、計量二次回路接線端子和輔助接點。因此，降低電壓互感器二次回路壓降的主要方法如下：一是減少電壓互感器二次回路負荷，采用專用的計量回路和裝設電子式電能表。降低了二次回路的電流，壓降相應地降低。二是減少電壓互感器二次回路阻抗。在滿足安全要求的前提下，盡量減少計量電壓回路中的輔助接點。計量電壓回路不串接電壓互感器和線路隔離刀閘輔助接點。采用質量好的設備，電壓切換繼電器應采用新型的電子式電壓切換繼電器，舊型的電磁式電壓切換繼電器的接觸電阻相對較大，增加了壓降。三是定期維護，保持電壓互感器二次回路接線端子接觸面清潔，連接牢固。四是定期對電壓互感器二次回路壓降進行測試，當發現壓降誤差超出規定值時應查明原因，及時進行處理。

四、結束語

電壓互感器二次回路壓降超差給供電企業帶來了極大的經濟損失。分析電壓互感器二次回路壓降超差的原因，根據超差的原因采取相應的改進措施，降低電壓互感器二次回路壓降造成的計量誤差，減少了計量誤差給供電企業帶來的經濟損失，確保了供電企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]王月志.電能計量[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]周建生，等.降低電壓互感器二次回路壓降的技術措施[J].電測與儀表，2001，（8）.

[3]宿振禮.TV二次導線壓降對電能計量的影響[J].華北電力技術，2008，（10）.

[4]DL/T 448-2000電能計量裝置技術管理規程[S].

（責任編輯：王祝萍）